[发明专利]一种磁性液体低频微压差传感器

说明书

技术领域

本发明属于磁性液体微压差传感器，特别适用于微压差测量领域。

背景技术

目前磁性液体微压差传感器在我国的研究尚处于实验阶段，原理如下：U型有机玻璃管内部装有磁性液体，两臂缠绕线圈并通入交流电，与外部电路电阻构成电桥电路，有压差作用时U型有机玻璃管两臂液面产生高度差Δh，进而线圈电感L发生变化，电桥平衡被破坏，通过外部电路测得的电压变化进而求得压差变化。

由于现有的磁性液体微压差传感器只能测量稳态微压差，不能同时反映微压差的低频变化情况和稳态时的微压差，因此应用范围受限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：在微压测量领域，原有磁性液体微压差传感器不能反映微压差低频变化的问题。

本发明解决其技术问题的技术方案：

一种磁性液体低频微压差传感器，该装置包括：上臂线圈、下臂线圈、圆柱形磁铁、磁性液体、U型有机玻璃管、橡胶塞、压力表、第一定值电阻R1、第二定值电阻R2、交流电源U和电压表V。

高强度漆包铜线均匀、等匝数、以正接方式缠绕在U型有机玻璃管一侧的上部和下部，构成上臂线圈和下臂线圈，两线圈间距等于磁铁长度；向U型有机玻璃管内注入磁性液体后，将圆柱形磁铁放入U型有机玻璃管缠有线圈一侧的管内，上臂线圈和下臂线圈加载交流电，保证圆柱形磁铁的两端和线圈的同名端相对，此时在二阶浮力原理和磁场力的共同作用下圆柱形磁铁悬浮于磁性液体中，位于两线圈的间隙内。

然后将橡胶塞塞在U型有机玻璃管缠有线圈一侧的上开口内，U型有机玻璃管缠有线圈一侧开口端经三通与压力源P和压力表连接，上臂线圈、下臂线圈分别和等值的第一定值电阻R1、第二定值电阻R2串联后，并联在交流电源U的两端，两线圈和两电阻构成电桥电路。

当U型有机玻璃管两侧不存在压差时，圆柱形磁铁位于两线圈的间隙中间位置，电桥电路输出电压为零。当U型有机玻璃管缠有线圈的一侧存在微压作用时，圆柱形磁铁随着磁性液体在U型有机玻璃管中的流动而在U型有机玻璃管内移动。当存在逐渐增大的正压作用时，圆柱形磁铁会进入下部线圈，此时下部线圈的全磁通会随时间变化，造成下部线圈的瞬时电感明显增大，上下两电感的差值使电桥电路不再平衡，会输出电压值；当压强固定不变时，圆柱形磁铁在线圈中的相对位置不发生变化，由于磁铁磁导率小于磁性液体，因此上下部线圈电感不同，也会输出电压值。存在负压作用时情况类似，只是电压的方向相反。

本发明的有益效果：

由于在U型有机玻璃管的磁性液体中加入了圆柱形磁铁，圆柱形磁铁在U型有机玻璃管中移动或静止时，均会造成线圈电感发生变化，引起输出电压的变化。当外界微压低频变化时，输出电压值的大小反映了低频变化的微压频率大小，低频变化的频率越高，输出的电压值越大；当外界微压稳定时，输出电压值的大小反映了外界微压差的大小。这样就实现了低频频率和稳态微压的同步测量，使得磁性液体微压差传感器的应用范围更广。

附图说明

图1一种磁性液体低频微压差传感器示意图。

图中：高强度漆包铜线圈上臂线圈1-1和下臂线圈1-2、圆柱形磁铁2、磁性液体3、U型有机玻璃管4、橡胶塞5、压力表6。

图2电桥电路示意图。

图中：第一定值电阻R1、第二定值电阻R2、交流电源U和电压表V。

具体实施方式

以附图为具体实施方式对本发明作进一步说明：

一种磁性液体低频微压差传感器，该装置包括：上臂线圈1-1和下臂线圈1-2、圆柱形磁铁2、磁性液体3、U型有机玻璃管4、橡胶塞5、压力表6、第一定值电阻R1、第二定值电阻R2、交流电源U和电压表V。

高强度漆包铜线均匀、等匝数、以正接方式缠绕在U型有机玻璃管一侧的上部和下部，构成上臂线圈1-1和下臂线圈1-2，两线圈间距等于圆柱形磁铁2的长度；向U型有机玻璃管4内注入磁性液体后，将圆柱形磁铁2放入U型有机玻璃管4缠有线圈一侧的管内，上臂线圈1-1和下臂线圈1-2加载交流电，保证圆柱形磁铁2的两端和线圈的同名端相对，橡胶塞5塞在U型有机玻璃管4缠绕线圈一侧的上开口内，U型有机玻璃管4左臂的侧开口端经三通与压力源P和压力表6连接，如图1所示；上臂线圈1-1和下臂线圈1-2分别和等值的第一定值电阻R1、第二定值电阻R2串联后，并联在交流电源U的两端构成电桥电路，如图2所示。

所述的交流电源U频率为150kHz～200kHz，峰值为8V～10V。